低緯高原甘蔗主要病蟲害無人機防控技術(shù)

王曉燕，倉曉燕，張榮躍，單紅麗，范源洪，徐 宏，黃丕忠，李澤娟，段婷穎，康 寧，李文鳳，黃應(yīng)昆*

(1云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，云南開遠661699；2云南省高原特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)研究院，云南昆明650201；3云南紫辰農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，云南祥云672100；4臨滄南華糖業(yè)有限公司，云南臨滄677500；5云南凱米克農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司，云南昆明650000；6德宏州甘蔗科學(xué)研究所，云南隴川678707)

0 前言

近年來，由于氣候變化、甘蔗連作和品種抗性降低等影響，致使甘蔗病蟲發(fā)生世代重疊和交叉、季節(jié)性差異性不明顯，導(dǎo)致甘蔗梢腐病、褐條病和外來新蟲種、條螟、白螟等多種病蟲在云南臨滄南華、孟連昌裕、新平南恩、紅河糖業(yè)公司等低緯高原蔗區(qū)暴發(fā)流行危害成災(zāi)，減產(chǎn)減糖嚴重，甘蔗生產(chǎn)正面臨著日益嚴峻的災(zāi)害威脅[1-4]。據(jù)相關(guān)的調(diào)查結(jié)果顯示，主栽品種粵糖93-159、ROC25的梢腐病、褐條病等多種病害復(fù)合侵染，爆發(fā)流行為害成災(zāi)，減產(chǎn)減糖嚴重。其中，梢腐病發(fā)生面廣、為害重，并具有災(zāi)害性暴發(fā)流行趨勢，據(jù)小樣點分析評估，病株率平均為81.1%，嚴重的可達到100%；甘蔗產(chǎn)量損失率平均為38.42%，最多可達48.5%；甘蔗糖分平均降低3.14%，最多的降低4.21%[5-6]。蟲害方面，由于近年氣候特殊，多雨濕潤，外來新蟲種、條螟、白螟種群增長快，暴發(fā)流行趨勢明顯，對甘蔗產(chǎn)量、糖分影響較大，據(jù)小樣點調(diào)查綜合分析，螟害株率平均為 79.33%，嚴重的 100%；螟害節(jié)率平均為13%，最高的19.41%，中后期危害斷尾，普遍損失加重，影響甘蔗單產(chǎn) 30%以上，甘蔗錘度約下降了4.19個百分點[6-7]。

甘蔗中后期病蟲防控人工施藥困難、效率低、成本高，而無人機飛防技術(shù)具有超低量施藥、高作業(yè)效率等優(yōu)點，可有效解決甘蔗高桿作物中后期施藥難、勞動力缺乏和作業(yè)效率低等問題，對于加快推進甘蔗病蟲統(tǒng)防統(tǒng)治進程，高效控制大面積病蟲發(fā)生，提高甘蔗產(chǎn)量和糖分，具有極為明顯效果，對保障蔗糖業(yè)持續(xù)健康穩(wěn)定發(fā)展具有不可估量作用。

針對傳統(tǒng)人工噴藥防治存在的缺陷和甘蔗高稈作物中后期施藥難、勞動力缺乏和作業(yè)效率低等問題，2016～2018年，我們從飛防機型選擇、專用藥及助劑篩選、藥械融合、田間作業(yè)、技術(shù)規(guī)范、規(guī)模化應(yīng)用組織模式等層面對甘蔗主要病蟲飛防技術(shù)進行了系統(tǒng)開發(fā)示范，分析確定了適宜低緯高原蔗區(qū)的無人機機型及飛行技術(shù)參數(shù)，篩選出無人機飛防最佳藥劑配方組合和施用技術(shù)，凝練形成了低緯高原蔗區(qū)甘蔗主要病蟲無人機防控技術(shù)且大面積成功應(yīng)用(2018～2019年每年推廣應(yīng)用無人機飛防15527 hm2)，為全面推廣應(yīng)用無人機飛防甘蔗病蟲常態(tài)化提供了成熟的全程技術(shù)支撐。為加大無人機噴施農(nóng)藥防治甘蔗病蟲害的引領(lǐng)和輻射帶動作用，充分發(fā)揮無人機在甘蔗高稈作物中后期病蟲害防控優(yōu)勢，擴大應(yīng)用面積，推進甘蔗病蟲統(tǒng)防統(tǒng)治進程，提高甘蔗病蟲害整體防控效果，本文就低緯高原甘蔗主要病蟲害無人機防控技術(shù)作系統(tǒng)介紹，以供蔗區(qū)參考。

1 防治原則與適用范圍

堅持“預(yù)防為主、統(tǒng)防統(tǒng)治”的原則，樹立“科學(xué)植保、公共植保、綠色植?！崩砟?，通過選用良種、輪作間作等農(nóng)藝措施，減輕病蟲對甘蔗生長的為害，有效控制病蟲害發(fā)生流行。

無人機飛防主要適用于地塊相對集中的連片蔗園的大面積病蟲害防控。原則上蔗園坡度不超過30?，地勢平緩、蔗葉保存率 50%以上、郁閉度 0.5以上、無影響無人機飛行安全障礙物的蔗園。

2 田間蔗園病蟲動態(tài)巡查

每年4～8月，根據(jù)主要病蟲害癥狀特點，至少每月進行2～3次田間巡查，觀察大田甘蔗病情蟲情動態(tài)，正確診斷，在發(fā)生初期及時防治。

3 無人機飛防技術(shù)

3.1 機型選擇及飛行技術(shù)參數(shù)

根據(jù)目前無人機在低緯高原云南甘蔗病蟲害防治上的開發(fā)示范和應(yīng)用情況，推薦無人機機型及飛行技術(shù)參數(shù)見表1。其中，主要對極目3WWDZ-10B、大疆3WWDSZ-10017和極飛農(nóng)業(yè)P20 2017這3種機型及其對應(yīng)的飛行技術(shù)參數(shù)進行簡述與對比。

3.2 甘蔗主要病蟲害無人機飛防最佳藥劑配方組合和施用技術(shù)

通過近年多點無人機在低緯高原云南蔗區(qū)的甘蔗病蟲害防治上的開發(fā)示范和應(yīng)用，篩選出適宜無人機飛防的最佳藥劑配方組合和施用技術(shù)(詳見表2)，以期能為甘蔗的生產(chǎn)實踐提供一定的指導(dǎo)。

3.3 制定無人機防治綜合方案

按照甘蔗不同病蟲害發(fā)生發(fā)展情況，選取防治最佳藥劑(組合)及其用量(表2)，針對飛防蔗園面積、品種和栽管現(xiàn)狀、氣候等因素，制定無人機飛防總體方案、單次飛防作業(yè)要求、人員分工和保障及應(yīng)急措施等。

3.4 無人機飛防作業(yè)規(guī)程

⑴無人機飛防氣候條件：能見度大于2 km，最大風(fēng)速不超過 5 m/s，噴霧時相對濕度應(yīng)在 60%以上，避免雨天施藥，施藥后至少保持3～4 h不下雨；最適應(yīng)的噴藥氣溫是 20～30℃，當氣溫度超過 30℃時，影響防治效果，原則上暫停飛防。

⑵在滿足氣候條件的情況下，嚴格按照預(yù)定的防治方案和規(guī)定作業(yè)要求，設(shè)定飛行參數(shù)和操作程序，由專業(yè)無人機操作人員進行操作飛防。

⑶確定總防治面積、飛防次數(shù)和飛防過程的銜接和規(guī)范性操作。

⑷飛行前檢查、飛行后清洗(作業(yè)后噴灑系統(tǒng)必須清洗)，注意在飛行過程中的作物和人員安全，杜絕出現(xiàn)次生災(zāi)害。

3.5 注意事項

⑴蔗園附近無桑樹、養(yǎng)蜂場、魚塘等敏感作物生物和養(yǎng)殖場所、水庫等。如有，需要提前告知。

⑵起飛前觀察作業(yè)田塊及周邊障礙物，驅(qū)散田間及圍觀人員，起降期間所有人員須與無人機相距10 m以上。

⑶飛行中禁止任何人員進入作業(yè)區(qū)，注意觀察無人機飛行姿態(tài)，確保飛行安全，如有異常，立即返航或迫降。

表1 適宜低緯高原蔗區(qū)的無人機機型及飛行技術(shù)參數(shù)

表2 篩選的無人機飛防最佳藥劑配方組合和施用技術(shù)

⑷無人機操作人員須穿戴專業(yè)防護設(shè)備。

⑸如發(fā)生人畜危害和次生災(zāi)害，應(yīng)按照預(yù)定方案緊急處突。

3.6 調(diào)查方法

3.6.1 甘蔗螟蟲防效調(diào)查方法

隨機選取3塊田塊，每塊采用3點(3行)取樣，每點(行)順序調(diào)查10株共30株。調(diào)查統(tǒng)計總株(節(jié))數(shù)和螟害株(節(jié))數(shù)，按以下公式計算螟害株率和螟害節(jié)率及防治效果。

3.6.2 甘蔗病害防效調(diào)查方法

在調(diào)查螟害株率和螟害節(jié)率的田塊中，同時調(diào)查梢腐病和褐條病發(fā)病情況。采用3點(3行)取樣，梢腐病每點(行)調(diào)查 100株共 300株，記錄調(diào)查總株數(shù)及病株數(shù)，計算病株率和防治效果；褐條病每點(行)調(diào)查 20株共 60株，目測完全展開的全部葉片感病狀況及侵染面積百分率，記錄調(diào)查總株數(shù)及各級發(fā)病株數(shù)，計算病情指數(shù)和防治效果。參照楊子林等[8]的標準進行甘蔗褐條病病情分級，其中，0級無可見病斑；1級發(fā)病面積比為1%以下；2級發(fā)病面積比為1%～3%；3級發(fā)病面積比為4%～5%；4級發(fā)病面積比為 6%～10%；5級發(fā)病面積比為11%～15%；6級發(fā)病面積比為16%～25%；7級發(fā)病面積比為 26%～50%；8級發(fā)病面積比為 51%～75%；9級發(fā)病面積比為 76%～100%。按以下公式計算病株率或病情指數(shù)和防效。

3.6.3 甘蔗產(chǎn)量和糖分測定

于12月甘蔗成熟收獲期，小區(qū)實測產(chǎn)各處理取66 m2，分別收砍稱量蔗莖產(chǎn)量，大區(qū)實測產(chǎn)各處理分別收砍1車采用GPS丈量面積，稱量蔗莖產(chǎn)量；各處理砍取10條有代表性的蔗莖，按中國甘蔗糖業(yè)標準化與質(zhì)量檢測中心制定的二次旋光法，采用美國魯?shù)婪?Rudolph) AUTOPOL 880全自動糖度分析系統(tǒng)測定分析甘蔗糖分。

4 無人機防控技術(shù)應(yīng)用及效果

為降低暴發(fā)流行災(zāi)害性甘蔗病蟲給蔗農(nóng)和企業(yè)造成的損失，解決高桿作物后期噴施困難、勞動力緊張和作業(yè)效率低的問題，同時探索植保無人機在甘蔗扶貧產(chǎn)業(yè)上規(guī)?；\用的現(xiàn)代組織模式。2018年和2019年，臨滄南華糖業(yè)有限公司每年推廣應(yīng)用無人機飛防面積為15527 hm2(圖1)。無人機飛防病蟲總體防效達85%以上，僅有局部田塊因魚塘、桑樹果蔬、田邊地頭、電桿電線、樹木等環(huán)境因素影響，未能防控或防控受影響效果欠佳；抽樣調(diào)查結(jié)果顯示，因大面積飛防，即使未能防控和空白對照區(qū)其蟲口密度、蟲株率和病情病株率均較上年明顯下降30%以上。

選擇云南耿馬蔗區(qū)作為試驗點，選點抽樣調(diào)查結(jié)果表明(見表3)：①所用藥劑配方對中后期條螟、白螟的螟害株或螟害節(jié)均具有良好的防控效果，螟害株防效為 73.08%～100%，平均防效達 86.96%～100%，各試點總體平均螟害株防效為91.67%；螟害節(jié)防效為 79.23%～100%，平均防效達 90.83%～100%，各試點總體平均螟害節(jié)防效為95.39%；②所用藥劑配方對梢腐病、褐條病均具有良好的防控效果，梢腐病防效為61.18%～92.94%，各試點總體平均防效達74.35%；褐條病防效為78.41%～83.26%，各試點總體平均防效達80.74%。

云南耿馬蔗區(qū)甘蔗主要病蟲害無人機飛防增產(chǎn)及增糖效果詳見表 4。小區(qū)實測產(chǎn)量，飛防 1次比空白對照增產(chǎn)6450～53250 kg/hm2，平均增產(chǎn)23550 kg/hm2，飛防 2次比飛防 1次增產(chǎn) 7200～24600 kg/hm2，平均增產(chǎn) 13650 kg/hm2?；炇覚z測甘蔗糖分，飛防1次比對照高0.54～3.93個百分點；大區(qū)實測產(chǎn)量，飛防 1次比空白對照增產(chǎn) 24600 kg/hm2。

5 小結(jié)與展望

云南是我國第 2大糖料基地，常年種蔗 33.33萬hm2左右，2016/17年榨季19.6萬人種蔗脫貧，蔗糖業(yè)已成為云南邊疆民族地區(qū)產(chǎn)業(yè)扶貧、鄉(xiāng)村振興的支柱產(chǎn)業(yè)，其在促進邊疆地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、農(nóng)民增收和地方財政增長中發(fā)揮著重要作用。云南蔗區(qū)地處低緯高原，近年來，由于氣候變化、甘蔗連作和品種抗性降低等影響，致使甘蔗病蟲發(fā)生世代重疊和交叉、季節(jié)性差異性不明顯，導(dǎo)致甘蔗梢腐病褐條病和外來新蟲種條螟白螟等多種病蟲暴發(fā)流行危害成災(zāi)，減產(chǎn)減糖嚴重，甘蔗生產(chǎn)正面臨日益嚴峻災(zāi)害威脅[1-4]。為有效防控甘蔗中后期病蟲，通常采用人工農(nóng)藥噴霧的防治方法，但由于甘蔗生長后期植株高大，存在手工操作難、作業(yè)效率低、噴藥風(fēng)險大和成本高等問題。而作為精準施藥設(shè)備，無人機提高了農(nóng)藥利用率，且具有作業(yè)效率高、地形適應(yīng)能力強、作業(yè)安全、高效環(huán)保等優(yōu)點，有效解決了高桿作物病蟲防治存在的問題，為有效防控甘蔗病蟲成功開辟一條輕簡高效新途徑。

圖1 甘蔗病蟲無人機防控對比

表3 云南耿馬蔗區(qū)甘蔗主要病蟲害無人機飛防防效

表4 云南耿馬蔗區(qū)甘蔗主要病蟲害無人機飛防增產(chǎn)及增糖效果

針對甘蔗中后期病蟲防控施藥難、勞力缺乏和作業(yè)效率低等問題，2016～2018年，我們從飛防機型選擇、專用藥及助劑篩選、藥械融合、田間作業(yè)、技術(shù)規(guī)范、規(guī)?；瘧?yīng)用組織模式等層面對甘蔗主要病蟲飛防技術(shù)進行了系統(tǒng)開發(fā)示范，分析確定了適宜低緯高原蔗區(qū)的無人機機型及飛行技術(shù)參數(shù)，篩選出無人機飛防最佳藥劑配方組合和施用技術(shù)(表1、表2)，凝練形成了低緯高原蔗區(qū)甘蔗主要病蟲無人機防控技術(shù)且大面積成功應(yīng)用(2018～2019年每年推廣應(yīng)用無人機飛防15527 hm2，病蟲總體防效達85%以上)，為全面推廣應(yīng)用無人機飛防甘蔗病蟲常態(tài)化提供了成熟的全程技術(shù)支撐。

但由于低緯高原甘蔗病蟲種類繁多、混合發(fā)生，蔗區(qū)多是丘陵山地、坡度大地塊小等因素，現(xiàn)階段的甘蔗病蟲無人機飛防還存在以下不足：一是雖然無人機適宜各種地形，但相比平壩田塊，低緯高原蔗區(qū)多為山地蔗，坡度大，操作難度大，作業(yè)時間長，存在防治死角，不能在最佳防治時間完成，一定程度上影響到防治效果。二是配套專用藥劑不足。在無人機飛防過程中，藥劑、助劑的選擇及多種農(nóng)藥的混配對提高作業(yè)效率和綜合防治效果，實現(xiàn)擴大使用范圍或兼治效果至關(guān)重要。今后，我們將重點研究解決適宜低緯高原多種病蟲混合發(fā)生的復(fù)合高效多功能農(nóng)藥的篩選及飛防配套專用藥劑的研發(fā)，進一步凝練提升低緯高原甘蔗病蟲害無人機飛防技術(shù)，以期為有效降低暴發(fā)流行災(zāi)害性甘蔗病蟲給蔗農(nóng)和企業(yè)造成的損失，提高甘蔗產(chǎn)量和糖分，實現(xiàn)甘蔗病蟲全程精準防控，甘蔗提質(zhì)增效，保障國家食糖安全提供技術(shù)支撐。